數(shù)字液壓技術(shù)發(fā)展概況及應(yīng)用展望

王海衛(wèi) 張棟 韓科 陶祥力

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)與傳感器、微電子技術(shù)的結(jié)合已成為一種必然趨勢(shì)。數(shù)字液壓技術(shù)相比于傳統(tǒng)液壓技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、抗干擾能力強(qiáng)、更容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)，在高端工程機(jī)械、國(guó)防軍工、海洋裝備、試驗(yàn)檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。結(jié)合應(yīng)用需求，闡述國(guó)內(nèi)外數(shù)字液壓技術(shù)，介紹國(guó)內(nèi)外數(shù)字液壓元件及性能，分析數(shù)字液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為數(shù)字液壓技術(shù)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字液壓；控制技術(shù)；液壓缸；液壓馬達(dá)；液壓閥

0? ?引言

液壓及控制技術(shù)是一種應(yīng)用極為普遍的工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，具有功率密度比大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、無(wú)級(jí)調(diào)速穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等特點(diǎn)[1]，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，特別是在工程機(jī)械、海洋裝備等重型機(jī)電工業(yè)中應(yīng)用更為廣泛。

傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)是一種以電液控制閥、比例伺服閥或變量泵、馬達(dá)為基本元件，通過(guò)連續(xù)的模擬量（壓力、流量、位移、力、力矩等）獲知控制信號(hào)，并與傳感器、控制元件、伺服放大器等硬件與控制算法相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的控制。而數(shù)字技術(shù)是以離散數(shù)學(xué)、邏輯數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，采用二進(jìn)制算法來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元，具有良好的通用性。數(shù)字液壓能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精密控制，有機(jī)融合液壓缸、液壓閥、反饋與驅(qū)動(dòng)控制裝置，利用其內(nèi)部巧妙的機(jī)械反饋調(diào)節(jié)裝置，使液壓傳動(dòng)控制大為簡(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)門檻和綜合成本[2]，并對(duì)液壓使用環(huán)境有更高的耐受度。

傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)有著嚴(yán)格的使用環(huán)境要求，如油液清潔度要求高，且傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)反饋性能差、響應(yīng)速度慢、工作精度低以及嚴(yán)重的不確定性，難以適應(yīng)現(xiàn)代重型機(jī)電工業(yè)對(duì)驅(qū)動(dòng)元件數(shù)字化、高效率及反饋性能嚴(yán)格的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，增材制造、電液集成化設(shè)計(jì)、傳感器與液壓控制單元的相互集成，上述問(wèn)題基本得到了解決，液壓元件的系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)及使用壽命得到了有效提高，數(shù)字液壓技術(shù)擁有了廣泛的應(yīng)用前景。

在歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)學(xué)者給出了數(shù)字液壓技術(shù)主流的定義。數(shù)字液壓技術(shù)是指直接數(shù)字化液壓終端執(zhí)行元件，通過(guò)接受數(shù)字控制器和計(jì)算機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作的液壓技術(shù)。它將控制還給電，而將數(shù)字化的功率放大留給液壓。結(jié)合研究需求，本文介紹了國(guó)內(nèi)外數(shù)字液壓技術(shù)及數(shù)字液壓元件，對(duì)未來(lái)數(shù)字液壓技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行展望，為數(shù)字液壓技術(shù)的提高提供參考。

1? ?數(shù)字液壓關(guān)鍵元件

1.1? ?數(shù)字液壓缸

數(shù)字液壓缸在外形和功能上與傳統(tǒng)電液伺服缸相似，但在結(jié)構(gòu)與原理上有著本質(zhì)區(qū)別?，F(xiàn)在數(shù)字液壓缸均是在缸體內(nèi)裝有閥控系統(tǒng)、滾珠絲杠等機(jī)械閉環(huán)反饋機(jī)構(gòu)，以伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥芯位移，以數(shù)字化形式輸出位移量。數(shù)字液壓缸的輸出精度克服了由于負(fù)載變化、油壓、泄漏等因素的而造成的影響[3]，數(shù)字液壓缸天生具有數(shù)字化和信息化能力，因此它是推動(dòng)機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)4.0的最好的基礎(chǔ)共性器件。

德國(guó)Hanchen[4]公司研制了一種新型數(shù)字液壓缸，其位移傳感器位于內(nèi)部中空的活塞桿中，活塞桿與液壓介質(zhì)分離。采用環(huán)狀間隙密封和靜壓支撐密封相結(jié)合的密封形式，油液在間隙小孔中流淌，在小孔間隙處會(huì)存在壓力差。由于薄油膜附著在表面，使得二者之間的摩擦力大幅度減小。同時(shí)優(yōu)化處理活塞桿導(dǎo)向元件，進(jìn)一步減小摩擦力。這種數(shù)字液壓缸使用壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率高[5]。

挪威阿哥德大學(xué)[6]設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)數(shù)字液壓缸。該設(shè)計(jì)將動(dòng)力單元集成到液壓缸中，將數(shù)字開(kāi)關(guān)閥以及數(shù)字液壓泵與液壓缸結(jié)合，并利用MATLAB-Simulink軟件仿真，得到該閥最大工作壓力為35MPa，最大流量為30L/min，工作電壓為12V，功耗15W，具有快速響應(yīng)、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

重慶大學(xué)[7]研制出一種編碼器檢測(cè)的閉環(huán)控制電液數(shù)字液壓缸，如圖1所示。它采用光電編碼器反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以有效補(bǔ)償系統(tǒng)溫度、壓力負(fù)載等影響因素所帶來(lái)的擾動(dòng)，提高了液壓缸的控制精度[8]。該數(shù)字液壓缸中滾珠絲桿的導(dǎo)程為10mm，步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器的脈沖周期為1024P/R，精度可達(dá)到0.01mm。該數(shù)字液壓缸通過(guò)磁耦合機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有效傳遞。

四川大學(xué)[9]研發(fā)了一款新型數(shù)字液壓缸，如圖2所示，該數(shù)字液壓缸一次開(kāi)閉即可實(shí)現(xiàn)液壓缸全過(guò)程位置定位與速度控制。系統(tǒng)工作時(shí)，控制閥芯向左移動(dòng)，液壓油由此進(jìn)入無(wú)桿腔，活塞桿向右移動(dòng)，閥芯跟隨向右移動(dòng)，關(guān)閉閥口。此時(shí)通過(guò)PLC控制，無(wú)需關(guān)閉閥口，保持上述二者的移動(dòng)速度一致，即能實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。億美博科技有限公司和北京三強(qiáng)同維機(jī)電液壓科技發(fā)展有限公司[10]等在數(shù)字缸方面也進(jìn)行了大量研究，取得了一系列研究成果。

1.2? ?數(shù)字液壓馬達(dá)

數(shù)字液壓馬達(dá)是用數(shù)字閥來(lái)實(shí)現(xiàn)柱塞腔與進(jìn)出油口之間油液的流通，取代傳統(tǒng)液壓馬達(dá)中的液壓缸體和配流盤。通過(guò)數(shù)字閥控系統(tǒng)控制時(shí)序和脈寬信號(hào)占空比，數(shù)字液壓馬達(dá)能夠達(dá)到雙向無(wú)級(jí)調(diào)速效果，增大液壓馬達(dá)的工作范圍[11]，提高了液壓馬達(dá)的機(jī)械效率與容積效率。

上海交通大學(xué)[12]研制的一款數(shù)字配流與調(diào)速式液壓馬達(dá)，如圖3所示。其由本體、高速電磁開(kāi)關(guān)閥、電子控制單元（ECU）和絕對(duì)值角度編碼器組成。每2個(gè)高速電磁開(kāi)關(guān)閥為一組，與油路上的5個(gè)柱塞相通。新型數(shù)字液壓馬達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)閥控制信號(hào)的占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。通過(guò)改變控制信號(hào)相序，調(diào)節(jié)數(shù)字液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)向。絕對(duì)值角度編碼器與馬達(dá)曲軸相連接，將轉(zhuǎn)角測(cè)量后傳遞給電子控制單元，從而控制高速電磁開(kāi)關(guān)閥啟閉。如此柱塞腔即可以按照計(jì)劃接通關(guān)閉油路，從而實(shí)現(xiàn)曲軸旋轉(zhuǎn)。

1.3? ?數(shù)字液壓泵

數(shù)字液壓泵種類繁多，主要配流方式有以下幾種[13]：一是將數(shù)字閥安裝在在定量泵的出油口，通過(guò)數(shù)字閥的開(kāi)關(guān)響應(yīng)在實(shí)現(xiàn)泵的流量輸出。二是在液壓泵內(nèi)部裝有數(shù)字閥及傳感檢測(cè)裝置，通過(guò)檢測(cè)裝置將信號(hào)傳遞給數(shù)字閥，進(jìn)而通過(guò)控制柱塞工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)液壓泵壓力或流量的精確控制[14]。三是多個(gè)定量泵自帶配流機(jī)構(gòu)組成液壓泵組。

美國(guó)麥迪遜大學(xué)[15-16]研制出一種新型基于PWM的脈寬調(diào)制式數(shù)字液壓泵，變量活塞的控制由二位二通電磁換向閥完成，數(shù)字液壓泵的流量調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)換向閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)完成。

日本高谷技術(shù)公司[17]將脈沖馬達(dá)、RCV旋轉(zhuǎn)閥和標(biāo)準(zhǔn)的變量泵相組合，用戶可以直接使用數(shù)字信號(hào)控制變量泵。RCV閥通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)切換油路的通閉，具有回轉(zhuǎn)式機(jī)械伺服的特點(diǎn)，輸入軸與輸出軸均可旋轉(zhuǎn)，一端與脈沖馬達(dá)連接，另一端與液壓缸連接，以此控制液壓泵斜盤傾角。與活塞桿的連接采用機(jī)械隨動(dòng)式控制，可以數(shù)字的方式來(lái)控制液壓泵的壓力或流量參數(shù)。RCV旋轉(zhuǎn)閥除了可用于數(shù)字泵的控制外，還可用于對(duì)兩個(gè)液壓缸進(jìn)行同步控制。該數(shù)字液壓泵大大提高了機(jī)電液一體化的自動(dòng)化程度，為計(jì)算機(jī)控制液壓泵開(kāi)辟了廣闊空間。

昆明理工大學(xué)[18]設(shè)計(jì)了一款數(shù)字變量泵，可在閉環(huán)控制狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)變量功能?？刂菩盘?hào)發(fā)出后，高速開(kāi)關(guān)閥、插裝閥隨著信號(hào)高速進(jìn)行啟閉狀態(tài)的變化。高速開(kāi)關(guān)閥的啟閉時(shí)間通過(guò)調(diào)節(jié)控制信號(hào)占空比來(lái)完成，從而控制液壓系統(tǒng)輸入流量大小。PWM控制信號(hào)頻率為20Hz時(shí)，蓄能器的預(yù)壓力為4MPa，占空比0.5，穩(wěn)定后的壓力值8.7～8.5MPa，響應(yīng)時(shí)間為0.5s，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式變量泵的高效控制。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)[19]研制的數(shù)字液壓泵如圖4所示。它利用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)若干個(gè)相同排量的柱塞缸，各個(gè)柱塞缸通過(guò)管道連接到總回路進(jìn)出油口。配流機(jī)構(gòu)由1個(gè)二位二通高速開(kāi)關(guān)閥和1個(gè)單向閥組成，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)閥信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字配流。其采用24個(gè)柱塞缸，沿軸向布置分為4組，每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)6個(gè)缸體，各缸體之間相位差為60°。該數(shù)字液壓泵額定工作壓力為35MPa，排量為21.97L/r。

1.4? ?數(shù)字液壓閥

數(shù)字液壓閥主要分為增量式數(shù)字閥與高速開(kāi)關(guān)式數(shù)字閥兩種。增量式數(shù)字閥多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用機(jī)械結(jié)構(gòu)將其與閥芯相連接，將步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換為閥芯的角位移或直線位移，從而改變閥芯與閥套的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)流量控制。

增量式數(shù)字閥技術(shù)在20世紀(jì)90年代發(fā)展較快。以日本東京計(jì)器公司生產(chǎn)的數(shù)字調(diào)速閥為代表，其生產(chǎn)的壓力閥、流量閥、換向閥等均己投入市場(chǎng)，流量范圍為1～500L/min，壓力最高可達(dá)210MPa，輸入脈沖數(shù)為100～126，其滯環(huán)精度和重復(fù)特性精度均在0.1%以下。此外，國(guó)內(nèi)外眾多科研機(jī)構(gòu)與高校都相繼研究了增量式數(shù)字閥。

雖然增量式數(shù)字閥開(kāi)環(huán)控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)。但增量式數(shù)字閥存在著眾多局限，步進(jìn)電機(jī)與閥芯之間會(huì)產(chǎn)生死區(qū)與零點(diǎn)漂移，且會(huì)受到步進(jìn)電機(jī)相位滯后嚴(yán)重、失步的困擾。而將ON/OFF數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成流量信號(hào)是高速開(kāi)關(guān)式數(shù)字閥的優(yōu)點(diǎn)，采用脈沖流量控制方式，使得數(shù)字信號(hào)直接與液壓系統(tǒng)結(jié)合，響應(yīng)速度高。高速開(kāi)關(guān)式數(shù)字閥因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力損失小、能耗低、對(duì)油液污染不敏感等特點(diǎn)，成為液壓研發(fā)領(lǐng)域新的熱點(diǎn)。

芬蘭阿爾托大學(xué)[20]研發(fā)了一款微型數(shù)字液壓開(kāi)關(guān)閥，這閥門有一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)的液壓先導(dǎo)級(jí)，閥門最大流量約為9L/min，最大工作壓力超過(guò)25MPa，壓差為25MPa，閥門的開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間為1.3～1.6ms，關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間為1.4～2.7ms。

美國(guó)BKM公司與貴陽(yáng)紅林集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)的一種螺紋插裝式高速電磁閥[21]，如圖5所示。該閥銜鐵復(fù)位方式為液壓力復(fù)位，不會(huì)因彈簧復(fù)位產(chǎn)生彈簧疲勞損壞現(xiàn)象。球閥閥芯具有自動(dòng)對(duì)中功能，啟閉特性良好，開(kāi)啟時(shí)間為3.5ms，關(guān)閉時(shí)間為2.5ms，流量為2～9L/min，壓力最高可達(dá)20MPa，重復(fù)精度為±0.05ms，目前已廣泛應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的流量與壓力控制中。將該閥用作先導(dǎo)閥，可使主閥實(shí)現(xiàn)大流量輸出。

中國(guó)航天科技集團(tuán)公司[22]研發(fā)了一款由PZT壓電材料驅(qū)動(dòng)的高速開(kāi)關(guān)閥，位移控制精度高，響應(yīng)速度快，輸出力大，功耗低，如圖6所示。該閥屬于二位三通型錐閥結(jié)構(gòu)的單級(jí)閥，主要結(jié)構(gòu)是將兩組PZT元件分別安裝在閥芯兩側(cè)，單側(cè)通電PZT元件，使其產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)位移來(lái)進(jìn)行高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作。檢測(cè)閥芯位移的微位移傳感器集成安裝在閥體內(nèi)部。該閥額定壓力為10MPa，額定流量為8L/min，開(kāi)啟時(shí)間約1.2ms，關(guān)閉時(shí)間約1.7ms，脈寬調(diào)制頻率為200～300Hz。其不足之處在于壓電材料易脆，溫度系數(shù)高，輸出位移小，制造成本大。且動(dòng)態(tài)響應(yīng)的振蕩問(wèn)題比較突出，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域受限。

華中科技大學(xué)[23]研制一款水液壓數(shù)字比例閥，如圖7所示。該閥由彈簧對(duì)中型式主閥和先導(dǎo)閥組成。先導(dǎo)閥閥芯的驅(qū)動(dòng)通過(guò)放大壓電致動(dòng)器輸出位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。工作狀態(tài)時(shí)，不同壓電致動(dòng)器的通斷電通過(guò)PCM控制器控制，從而將先導(dǎo)閥的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主閥閥芯位移和閥口流量調(diào)節(jié)。先導(dǎo)閥和主閥理論開(kāi)啟時(shí)間約80ms，關(guān)閉時(shí)間約40ms，額定流量100L/min，主閥額定壓力1MPa，先導(dǎo)閥額定壓力1.5MPa。

華中科技大學(xué)研制出將兩個(gè)二位三通換向球閥并聯(lián)于一體的水液壓數(shù)字開(kāi)關(guān)閥[24]。兩個(gè)二位三通球閥分別由兩個(gè)E型電磁鐵控制，閥體兼作電磁鐵鐵，銜鐵兼作力放大杠桿。閥體選用高強(qiáng)度鐵磁合金材料，電磁線圈在閥體內(nèi)密封，水密性能和耐壓性能能夠滿足需求。額定壓力為14MPa，工作電壓12V，流量為4L/min。其響應(yīng)頻率在小壓力工況下可達(dá)到20Hz，正常工作頻率達(dá)到15Hz。占空比可調(diào)范圍大，在5Hz工作頻率時(shí)，占空比可調(diào)范圍達(dá)10%～85%。

2? ?數(shù)字液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前數(shù)字液壓應(yīng)用領(lǐng)域還較為狹窄，在重型工業(yè)領(lǐng)域、試驗(yàn)檢測(cè)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)聚集領(lǐng)域、數(shù)字液壓技術(shù)平臺(tái)領(lǐng)域還有較長(zhǎng)的路。未來(lái)要形成產(chǎn)業(yè)鏈完整，具備完善的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)、計(jì)量、認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)體系，以推進(jìn)數(shù)字液壓技術(shù)在高端工程機(jī)械、海洋裝備及國(guó)防軍工等行業(yè)中的應(yīng)用。

發(fā)展數(shù)字液壓離不開(kāi)高精尖變量液壓元件與高技術(shù)水平的數(shù)字液壓閥[25]。數(shù)字信號(hào)控制、高壓大流量、高可靠性將是未來(lái)發(fā)展的重要方向，為此要不斷進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減小其體積和重量，增強(qiáng)可靠性和安全性，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍[26]。要圍繞數(shù)字液壓技術(shù)，建立高端數(shù)字液壓元件（泵/馬達(dá)、閥、缸）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，建立數(shù)字液壓各項(xiàng)功能的試驗(yàn)檢測(cè)能力，為數(shù)字液壓技術(shù)在高端機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用提供平臺(tái)支撐，建立支撐行業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)公共服務(wù)能力。

3? ?應(yīng)用展望

隨著各項(xiàng)技術(shù)不斷成熟，數(shù)字液壓技術(shù)必將在高端工程機(jī)械、國(guó)防軍工、海洋裝備、大負(fù)載機(jī)器人及機(jī)械手、新型能源利用等領(lǐng)域得到推廣及應(yīng)用，必將簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，改善機(jī)械裝備性能，提高效率，提高可控性與控制精度，降低故障率。

3.1? ?高端工程機(jī)械

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，包括履帶起重機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)和礦車等工程機(jī)械具有廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)工程機(jī)械的使用場(chǎng)景也越來(lái)越復(fù)雜，工程機(jī)械操作變得越來(lái)越可靠，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。

高空作業(yè)車是傳輸工作裝置和工作人員到空中作業(yè)的專業(yè)車輛。可運(yùn)用一體化設(shè)計(jì)理念，采用數(shù)字液壓元件替代原有液壓元件，升級(jí)高空作業(yè)車支腿回路的液壓系統(tǒng)。4只液壓缸采取同步控制，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)4只串聯(lián)的增量式數(shù)字閥，即可驅(qū)動(dòng)閥芯控制4個(gè)位置電液數(shù)字缸的伸縮。閥控電液數(shù)字缸能夠精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)行程控制，通過(guò)活塞桿伸縮控制支腿升降，大大簡(jiǎn)化了支腿回路的控制難度。4個(gè)支腿可以同步控制伸縮，適應(yīng)不同地形的變化，保持姿態(tài)平衡，且在反力變化時(shí)基本沒(méi)有爬行等現(xiàn)象。其能夠適應(yīng)不同的作業(yè)環(huán)境，支腿反力分配更加均勻，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全指數(shù)。

3.2? ?國(guó)防軍工

作為未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一，機(jī)器人在現(xiàn)代生活應(yīng)用極廣，在民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。

六自由度并聯(lián)機(jī)器人[27-28]作為空間運(yùn)動(dòng)的模擬器或補(bǔ)償器，可在允許工作范圍內(nèi)模擬任意空間運(yùn)動(dòng)。它采用數(shù)字液壓元件構(gòu)建的六自由度平臺(tái)液壓系統(tǒng)，可加快系統(tǒng)反應(yīng)速度，提高運(yùn)動(dòng)精度、抗負(fù)載擾動(dòng)能力。其不僅可應(yīng)用于潛艇姿態(tài)訓(xùn)練、軍艦?zāi)M、直升機(jī)起降平臺(tái)等軍事領(lǐng)域，在航天航空、海洋工程、汽車制造、游戲娛樂(lè)等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。

3.3? ?海洋裝備

海洋環(huán)境尤其是深海環(huán)境復(fù)雜多變，液壓技術(shù)憑借其功率密度高、輸出扭矩大、調(diào)速方便、工作平穩(wěn)、沖擊小、換向快速、實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在深海探測(cè)設(shè)備、海上石油鉆井平臺(tái)、各種深潛器等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。

華中科技大學(xué)[29-30]針對(duì)4500m級(jí)深潛器的要求，研制出超高壓浮力調(diào)節(jié)海水泵。該泵在1000r/min時(shí)，空載流量為6.3L/min，壓力48MPa時(shí)為5.7L/min，總效率為81%，容積效率為91%，機(jī)械效率為90%。

3.4? ?試驗(yàn)檢測(cè)

數(shù)字液壓技術(shù)創(chuàng)新及試驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)，具備標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、計(jì)量、認(rèn)證、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和成果轉(zhuǎn)化一體化服務(wù)能力。主要可分為整機(jī)模擬系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)、數(shù)字化與智能化數(shù)字液壓耐久性試驗(yàn)臺(tái)、高低溫試驗(yàn)室等。以平臺(tái)為中心，可以開(kāi)展技術(shù)交流合作。

以德國(guó)BOSCH、美國(guó)EATON、意大利ATOS為代表的國(guó)外數(shù)字液壓行業(yè)大型跨國(guó)企業(yè)技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完整，具備完善的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)、計(jì)量、認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)體系。相反，國(guó)內(nèi)數(shù)字液壓元件生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小，試驗(yàn)檢測(cè)能力差，產(chǎn)業(yè)集聚性低，缺乏數(shù)字液壓技術(shù)平臺(tái)支撐，亟需建立數(shù)字液壓技術(shù)創(chuàng)新及試驗(yàn)檢測(cè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)公共服務(wù)平臺(tái)，加快推進(jìn)數(shù)字液壓技術(shù)在高端工程機(jī)械、機(jī)床裝備、海洋裝備及國(guó)防軍工等行業(yè)中的應(yīng)用。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字液壓技術(shù)相比于傳統(tǒng)液壓技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、抗干擾能力強(qiáng)、更容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)，在高端工程機(jī)械、國(guó)防軍工、海洋裝備、試驗(yàn)檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合應(yīng)用需求，闡述國(guó)內(nèi)外數(shù)字液壓技術(shù)，介紹國(guó)內(nèi)外數(shù)字液壓元件及性能，分析數(shù)字液壓技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為數(shù)字液壓技術(shù)的發(fā)展提供參考。

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